Transkriptionell reglering Flashcards
Varför måste genuttryck kontrolleras?
Olika förhållanden kräver olika gener! Genreglering sker på olika nivåer: transkriptionell, post-transkriptionell och post-translationell kontroll
När en signal uppfattas –> något måste hända –> genuttryck
Exempelvis: beteende, utveckling, anpassning, optimal tillväxt
Vissa gener är alltid på, konstitutiv uttryck Ex. tRNA. Behövs alltid, ej reglerade
Ofta är enskilda gener/operon kontrollerad. Operon = paket av gener - 1 transkriptionesnehet: uttrycks gemensamt allt tillsammans. Ofta sker koordinerad kontroll av gen-set. Ex. järnbrist –> vill slå på alla operon som är relaterade till järn; transkriptionsfaktorer (blocka/främja) –> påverkar uttrycket genom att binda till operator
Genuttryck kan också påverkas av annat:
- mRNA degraderas
- Polymeras trillar av
–> olika mängd av proteinerna som sedan translateras
Vad är det för skillnad på transkriptionen och post-transkriptionell kontroll?
Reglering och kontroll kan vara både (+) och (-), men kan ha kinetisk vikt.
- Transkriptionell:
○ aktivator binder in och puffar igång
○ repressor binder in och stänger av transkription
- Posttranskriptionell: reglering på mRNA nivå
○ Riboswitch
○ Attenuering
○ RNA decay
○ Antisense RNA
○ Regulatoriskt protein
- Proteinnivå
○ Degradering/stabilisering
○ Protein sequestration
○ Protein modification - förändra vad proteinet kan göra, fosforylering, metylering
Hur fungerar och regleras Trp operonet?
Regulatorisk gen –> TrpR binder till Trp (en typ av co-repressor)
När det finns mycket Trp tillgängligt binder komplexet till operator, en aktiv repressor –> förhindrar transkription
När det finns lite Trp kan TrpR inte binda till operatorn, det är en inaktiv repressor. Detta tillåter transkription. Trp operonet uttrycker då gener som behövs för att syntetisera tryptofan
Hur fungerar Lac-operonet?
Lac-operonet reglerar genom både positiv och negativ kontroll.
Negativ kontroll
Lac-operonet kodar för strukturella gener till enzymer som behövs för laktos-metabolism. Slås igång när substrat finns. Omvänd logik. Regulatorisk gen kodar för LacI, en repressor. När laktos finns närvarande, binder LacI och laktos –> inaktivt repressor, binder inte till operator –> generna uttrycks för att kunna bryta ned laktos
När det inte finns laktos är LacI bindningskompetent –> binder operator och blockerar uttryck.
Positiv kontroll
En annan typ av kontroll kan öka den redan de-repressed lac operon expression. Cellen vill bara använda laktos som energikälla om det inte finns glukos.
Det finns ett CRP-bindningsite dit aktivatorn CRP kan binda, Cyclic AMP responsive protein.
Om glukos finns är [cAMP] låg –> CRP funkar ej
Om det inte finns glukos är [cAMP] hög –> aktiv, binder CRP
cAMP-CRP stimulerar RNA polymeras, aktivatorn ändrar konformationen och gör att polymeraset blir mer aktivt –> mer uttryck!
När ska vilken typ av reglering användas?
Anabolisk operon: Bra att kunna stänga av när ‘slutproduk’ är överflödig. Ex. trp operon: tryptofan fungerar som co-repressor (hjälper till att stänga av)
Katabolisk operon: användbar för att slå på när substrat finns
Ex. lac-operon: laktos fungerar som en inducer (behöver de-repress)
Varför är responsen till laktor icke-linjär?
Ty det finns en positiv feedback loop: Desto mer lac-operonet de-repressas av laktor –> desto mer LacY produceras
Mer LacY –> mer laktos tas upp. Med ökad [laktos] –> ökad induktion av lac-operonet.
Vad är ett två-komponentsystem och hur fungerar det?
Sets av två (konserverade) proteiner hittades i stimulus-beroende reglering i bakterier - Sensor och response-regulator
HK (histidine kinase) nås av stimuli –> fosforyleras
Detta gör att HK hydrolyserar ATP –> ADP. Fosfatgruppen flyttas till respons-regulatorn –> detta aktiverar regulatorn
När regulatorn är aktiv kan denna binda till DNA –> påverka genuttrycket.
I exemplet: tvp komonenter
○ Ibland kan det vara fler än två komponenter
○ Oavsett kan det vara en fosforylerings-kaskad
Ibland kan systemet vara mer komplicerat
- Resetting (adaption) kräver av-fosforylering av RR
- Ibland sker detta av kinaser/fosfataser
- Ibland sker detta med designerade fosfataser
- Ibland fler än 2 komponenter
Phosphorelay system: - Kan ha intermediärt protein som används för att förflytta fosfatgruppen till regulatorn!
Eftersom det finns många olika system i bakterier –> finns många olika speciella situationer/alternativ
Cross-talk:
○ HK flyttar sin P-grupp till en RR som hör till en annan HK (behöver inte vara en dålig grej
Branched pathways:
- One-to-many: kan flytta P-grupp till flera olika RR.
- Many-to-one: flera olika HK har samma RR
Hur uppkommer 2-komponent system?
2-komponent-system uppstår främst från gen-duplikation. Systemen uppkom mest troligt från gen-duplikation, specifikationen i dessa system kommer från en B-aminoacid stretch i response regulatorn.
Varför är artbegreppet luddigt bland bakterier?
○ Karaktärisering baseras på enstaka karaktärer fungerar inte
○ Horisontell gen-överföring är frekvent hos prokaryoter
○ Eukaryoter har sex och lite lateral gen-flöde sker
Exempel: baserat på fysiologi, patogenicitet etc. skulle bakterier klassifieras som två olika ‘arter’
Yersinia kan vara en farlig patogen eller harmlös. Samma kromosomala gener, skillnaden ligger i närvaron av en virulens-plasmid
